DE3514510C2

DE3514510C2 - Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeuges

Info

Publication number: DE3514510C2
Application number: DE19853514510
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Carl Dan. Peddinghaus Gmbh & Co Kg, 5828 Ennepetal
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1985-04-22
Publication date: 1987-05-07
Also published as: DE3514510A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeuges unter (a) Erzeugung eines Positivmodells, (b) Herstellung eines Schleifwerkzeuges durch Abformen des Positivmodells mit Kunststoff und darin enthaltenem Schleifmittel beschrieben, wobei (c) das Positivmodell mit einer oberflächlich offenen Porenstruktur eingesetzt wird. Das Verfahren hat seine bevorzugte Anwendung zur Herstellung von Graphitelektroden zum Erodieren von Hohlformen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeuges, insbesondere zum Schleifen von Graphitelektroden für das Elektroerosionsverfahren, unter

a) Erzeugung eines starren Positivmodells,
b) Herstellung des Schleifwerkzeuges durch Abformen des Positivmodells mit Kunststoff und darin enthaltenem Schleifmittel, und
c) Trennen des Schleifwerkzeuges vom Positivmodell.

Schmiedebauteile sind auf vielen technischen Gebieten, z. B. für Automobile, Fördereinrichtungen etc., von großer Bedeutung. Die Herstellung der Werkzeuge zur Erzeugung solcher Schmiedebauteile erfolgt häufig durch Elektroerosionsprozesse. Bei diesem Verfahren wird mit Hilfe elektrischer Entladungen zwischen einer Elektrode und dem zu bearbeitenden Metallblock von letzterem Metall abgetragen.
Die Herstellung von Schmiedegesenken bzw. Gesenkteilen erfolgt üblicherweise in einem mehrstufigen Verfahren. Ausgehend von einem Positivmodell, das der zu fertigenden Elektrode entspricht, wird zunächst durch Abformen mit Kunststoffschleifmittelgemisch das Schleifwerkzeug (Negativ) erzeugt (DE-OS 31 37 179). Das Schleifwerkzeug dient dann zur Herstellung der (Positiv) Elektrode mittels Formenschleifen, die anschließend zum Erzeugen der jeweiligen Gesenkteile durch Erodieren einsetzbar ist.
Beim Herstellen des Schleifwerkzeuges aus Kunststoff mit darin enthaltenem Schleifmittel entsteht üblicherweise eine "Rohform" des Schleifwerkzeuges. Sie ist zur Durchführung des Schleifverfahrens deshalb noch nicht geeignet, weil das Schleifkorn aufgrund des Abformprozesses in dem Kunststoff vollkommen eingeschlossen ist, weshalb es einer weiteren materialabtragenden Verfahrensstufe zur oberflächlichen Freilegung von Schleifkorn bedarf. Diese Verfahrensstufe bringt heute einen zusätzlichen Arbeitsschritt mit sich, der ein sehr präzises Arbeiten erfordert. Insbesondere kann es dabei zum Auftreten von Maßungenauigkeiten und anderen Defekten kommen, die in das weitere Verfahren bei Herstellung der Elektrode und hiernach des Gesenkteiles eingehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zur Herstellung von Schleifwerkzeugen auf einfache Weise zu verbessern. Dabei sollen insbesondere die Verfahrensstufe des Abtrags der Oberfläche des Schleifwerkzeuges zu dessen Schärfung und damit verbundene ungenaue und arbeitsintensive Tätigkeiten und Fehlermöglichkeiten, wie das Auftreten von Maßungenauigkeiten, vermieden werden. Anders ausgedrückt soll ein Verfahren zur Herstellung des Schleifwerkzeuges aufgezeigt werden, das dessen Einsatz nach der Abformung vom Positivmodell ohne "Schärfungsschritt" erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Positivmodell mit einer oberflächlich offenen Porenstruktur eingesetzt wird. Durch die an der Oberfläche offenen Poren des Positivmodells ist es in überraschender Weise möglich, daß bei der Herstellung des Schleifwerkzeuges aus Kunststoff mit darin enthaltenem Schleifmittel dieses an der Oberfläche nicht vollkommen mit Kunststoff ummantelt, sondern unter Eingriff in die Porenstruktur aus der Oberfläche des Schleifwerkzeuges abstehend erzeugbar ist. Dadurch kann eine nachfolgende Bearbeitung zum Freilegen des Schleifkorns unterbleiben, so daß das Schleifwerkzeug nach dem Entfernen des Positivmodells sofort scharf ist. Dadurch können Maßungenauigkeiten des Schärfens, die üblicherweise zwischen 0,1 und 0,3 mm liegen können, vermieden werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Positivmodell aus Schaumkunststoff erzeugt. Dieser Schaumkunststoff ist zweckmäßigerweise in dem zur Herstellung des Schleifwerkzeuges eingesetzten Kunststoff unter Abformbedingungen unlöslich und formstabil. Des weiteren ist es günstig, wenn der Schaumkunststoff nach Herstellung des Schleifwerkzeuges leicht auf geeignete Weise entfernbar ist, ohne daß die Oberflächenstruktur des Schleifwerkzeuges angegriffen bzw. beschädigt wird. Eine kritische Bedingung an den Schaumkunststoff ist schließlich, daß dieser entweder direkt oder durch geeigneten Oberflächenabtrag eine zumindest oberflächliche Porenstruktur derart ergibt, daß sich während des Abformens des Schleifwerkzeuges mit Kunststoffschleifmittelgemisch das Schleifkorn hierin zumindest teilweise verankern kann. Dadurch wird erreicht, daß das Schleifkorn in dem Schleifwerkzeug durch dessen Kunststoff nicht vollständig umhüllt, sondern oberflächlich abstehend und damit schleiffähig erzeugbar ist.
Die Auswahl geeigneter Schaumkunststoffe kann anhand der genannten Kriterien durch den Fachmann in einfacher Weise erfolgen. Es werden dabei im allgemeinen auch die Art bzw. die Eigenschaften des für das Schleifwerkzeug herangezogenen Materials, üblicherweise ein Kunstharz, wie auch die Aushärtungsbedingungen bei der Herstellung des Schleifwerkzeuges unter Abformung vom Positivmodell in Betracht gezogen. Darüber hinaus ist es häufig zweckmäßig, die Porengröße des Schaumkunststoffs in Abstimmung mit den Größen bzw. Durchmessern des Schleifkorns und dessen gewünschtem Oberflächenprofil zu wählen.
Grundsätzlich ist es möglich, sowohl offenzelligen Schaumkunststoff als auch geschlossenzelligen Schaumkunststoff für die Erzeugung des Positivmodells einzusetzen. Dabei ist der Einsatz offenzelligen Schaumkunststoffs besonders bevorzugt. Im Falle der Verwendung geschlossenzelligen Schaumkunststoffs ist es zur Erzeugung der gewünschten oberflächlich offenen Porenstruktur erforderlich, durch eine geeignete Abtragung der Oberfläche bzw. Oberflächenhaut die geschlossenen Zellen zumindest zu deren Öffnung abzutragen. Dies kann durch Fräsen oder in anderer geeigneter Weise erfolgen.
Als besonders wichtig erscheint, daß nun ein Positivmodell mit einer Fräsmaschine im DNC-Betrieb hergestellt werden kann und dann sofort das Schleifwerkzeug abgeformt wird. So werden menschliche Einflüsse, wie Ungenauigkeiten, vermieden.
Als Schaumkunststoff wird normalerweise ein thermisch ausreichend stabiles und unter den Aushärtungsbedingungen des Harzes des Schleifwerkzeuges ausreichend mechanisch festes Material herangezogen, das leicht entfernbar ist. Unter den in Betracht kommenden Schaumkunststoffen sind im Rahmen der Erfindung insbesondere solche auf Basis acrylischer oder methacrylischer Derivate und/oder auf Basis von Polyurethanen bevorzugt. Es sind jedoch auch andere Schaumkunststoffe geeignet, wenn sie den vorstehend normierten allgemeinen Bedingungen genügen. Dabei ist es insbesondere günstig, wenn die Schaumkunststoffe eine Wärmeformbeständigkeit entsprechend DIN 53 424 bis 100°C und insbesondere bevorzugt bis 130°C aufweisen. Darüber hinaus ist es günstig, wenn die Schaumkunststoffe eine gute Druckfestigkeit, vorteilhaft von mindestens 4 N/mm² und vorzugsweise mindestens 6 N/mm² (gemäß DIN 53 421) aufweisen.
Besonders bevorzugte Schaumkunststoffe weisen eine noch höhere Wärmeformbeständigkeit auf, die bis 150°C und besonders günstig 180°C vorliegt.
Je nach Art des für die Herstellung des Schleifwerkzeuges eingesetzten Kunststoffes und dessen Aushärtungsbedingungen sind verschiedenartige Typen von Schaumkunststoffen für die Herstellung der Positivform grundsätzlich geeignet. Als geeignete Hartschaumstoffklassen kommen Polystyrole, Polyvinylhalogenide, z. B. Polyvinylchloride, Polyurethane, Phenolformaldehyde, sowie (meth)acrylische Polymere und Copolymere der genannten Kunststoffe und Gemisch hiervon in Betracht. Dabei können die Hartschaumstoffe gegebenenfalls auch vernetzt (PVC) sein.
"Unter den genannten Schaumkunststoffen sind erfindungsgemäß Polymethacrylimide mit besonderem Vorteil einsetzbar."
Hierbei handelt es sich um Schaumkunststoffe, die durch thermisches Schäumen aus einem Methacrylsäure-Methacrylnitril-Copolymerisat entstehen, das sich während des Schäumvorganges zu Polymethacrylimid umsetzt. Derartige geschlossenzellige Imid-Hartschaumstoff-Typen sind auf dem Markt.
Kunststoffe dieses Typus aber auch andere der vorstehend genannten Klassen sind insbesondere dann geeignet, wenn der Kunststoff zur Herstellung des Schleifwerkzeuges ein Epoxid darstellt, das mit üblichem Schleifkorn, z. B. Siliciumcarbiden, und gegebenenfalls weiteren Füllstoffen versetzt ist. Es können jedoch auch weitere Kunststoffe, wie dies an sich bekannt ist, zur Herstellung des Schleifwerkzeuges verwendet werden, wobei die Auswahl des Materials für das Positivmodell dann gemäß den vorstehend angeführten Kriterien ohne weiteres möglich ist.
Bei der Herstellung des Schleifwerkzeuges durch Abformen des Positivmodells mit Kunststoff und darin enthaltenem Schleifmittel ist es üblicherweise erforderlich, das Positivmodell von dem Schleifwerkzeug abzutrennen. Dies kann prinzipiell auf verschiedenartigste Weise erfolgen. Beispielsweise kann das Positivmodell durch chemische, thermische oder mechanische Ablösung entfernt werden.
Soweit ein Ablösen des Positivmodells auf chemische Weise in Betracht kommt, ist darauf zu achten, daß das herangezogene Lösungsmittel das Kunstharz des Schleifwerkzeuges nicht auf- bzw. anlöst. Bei der Verwendung von Epoxidharz, gegebenenfalls unter Zufügung von Additiven, für das Schleifwerkzeug, und dem Einsatz von Polymethacrylimiden für das Positivmodell können beispielsweise alkalische Lösungsmittel in Betracht kommen. Zum Ablösen des Polymethacrylimides sind z. B. Laugen, wie verdünnte Natronlauge und andere, geeignet, die im allgemeinen die Epoxidharze nicht anzulösen vermögen. Das Löseverhalten der in Betracht kommenden Kunststoffe für das Schleifwerkzeug sowie der für das Positivmodell im allgemeinen herangezogenen Schaumkunststoffe ist bekannt und wird üblicherweise von den Herstellerfirmen mitgeteilt. So sind Polymethacrylimid-Typen der vorstehend angeführten Art als alkalilöslich ausgewiesen.
In alternativer Weise ist es genauso möglich, das Positivmodell vom Schleifwerkzeug in mechanischer Weise abzutragen. Hierfür kommt z. B. ein Abtrag durch Sand- Strahlen in Betracht. Die Wahl des Strahlungsmittels wird wiederum in Abhängigkeit von der Formstabilität der herangezogenen Materialien erfolgen, wobei im Rahmen der Erfindung eine Reihe von Materialien, z. B. Glasbruch, Nußschalengranulat etc., sich als geeignet erwiesen haben.
Eine Ablösung des Schaumkunststoffes ist aber auch auf andere Weise möglich. So kann dieser grundsätzlich auch thermisch entfernt werden, sofern das Kunstharz des Schleifwerkzeuges hierdurch nicht in seiner Formstabilität angegriffen wird. Häufig wird es auch günstig sein, eine Kombination von Abtragungsmaßnahmen vorzusehen: So kann das Positivmodell z. B. zunächst überwiegend durch mechanischen Abtrag entfernt werden, woran sich ein Ablösevorgang zum vollständigen Entfernen der restlichen an dem Schleifwerkzeug anhaftenden Bestandteile anschließt. Hierdurch können die für das Entfernen des Positivmodells notwendigen Zeiträume minimiert und gegebenenfalls Abfall- bzw. Entsorgungsprobleme weitestgehend eingeschränkt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat seine bevorzugte Anwendung für die Herstellung von Graphitelektroden zum Erodieren von Hohlformen. Der Herstellungsprozeß für solche Elektroden wird durch das erfindungsgemäße Verfahren vereinfacht und auftretende Maßungenauigkeiten und aufwendige Nacharbeitungsschritte, die diese bedingen, können vermieden werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeuges, insbesondere zum Schleifen von Graphitelektroden für das Elektroerosionsverfahren, unter

a) Erzeugung eines starren Positivmodells,

b) Herstellung des Schleifwerkzeuges durch Abformen des Positivmodells mit Kunststoff und darin enthaltenem Schleifmittel,

c) Trennen des Schleifwerkzeuges vom Positivmodell,

dadurch gekennzeichnet, daß

d) das Positivmodell mit einer oberflächlich offenen Porenstruktur eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Positivmodell aus Schaumkunststoff besteht.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkunststoff auf Basis von (Meth)Acrylderivaten und/oder Polyurethanen formuliert ist.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkunststoff einen Polymethacrylimid-Hartschaumstoff darstellt.